Hệ phản ứng MAT5000 (Microactivity Test) được dùng để xác định hoạt tính xúc tác dựa trên ASTM D5154 – 03. Hệ phản ứng này được điều khiển tự động bằng máy tính và được mô tả như trên hình 2.6.
* Sơ bộ cấu tạo: Hệ MAT5000 gồm có các thiết bị chính là
- Thiết bị bơm và chứa nguyên liệu: Ký hiệu TIC 51, TIC 52, TIC 101, AV52. Hệ thống chứa nguyên liệu có tác dụng điều khiển, duy trì nhiệt độ như đã cài đặt
để giữ cho nguyên liệu luôn ở thể lỏng, hệ thống bơm tự động tính toán thể tích nguyên liệu cần bơm, tốc độ bơm.
- Hệ thống cung cấp khí: Ký hiệu KV21. KV22, KV23, KV24, FTC21,
FTC22, FTC23. Hệ thống này có nhiệm vụ thổi khí trơ N2 để đưa nguyên liệu qua lò phản ứng cũng như mang các sản phẩm phản ứng vào hệ thống phân tích. Bộ
phận này còn cung cấp không khí trong quá trình đốt cốc tái sinh xúc tác.
- Lò phản ứng: Ký hiệu (TSS 405, TSS 406, TSS 407). Lò phản ứng cấu tạo bằng vật liệu cách nhiệt, hệ thống cấp nhiệt TIC 402, TIC 403, TIC 404 duy trì,
điều khiển nhiệt độ của lò. Ống phản ứng làm bằng thép không rỉ, đầu trên ống phản
ứng nối với hệ thống bơm nguyên liệu và hệ thống cấp khí, đầu dưới nối với hệ
thống thu hồi sản phẩm. Chất xúc tác được nhồi vào trong ống phản ứng dưới dạng lớp cốđịnh.
- Hệ thống thu hồi sản phẩm: Sản phẩm của phản ứng ở trạng thái lỏng và khí. Sản phẩm lỏng được ngưng tụ trong thiết bị TI-91 tại 0oC, sau đó được đem đi xác
định khối lượng và chuyển qua hệ thống phân tích sắc ký lỏng theo ASTM D2887. Sản phẩm khí được đưa qua hệ thống bẫy khí để xác định thể tích trước khi chuyển qua hệ thống sắc ký khí để xác định thành phần.
- Hệ thống đốt cốc, tái sinh chất xúc tác: Ký hiệu TSS 72. Sản phẩm của quá trình đốt là CO2, hệ thống tựđộng ghi nhận lượng CO2 tổng và tính ra lượng cốc.
- Hệ thống điều khiển và tính toán nằm trên máy tính, máy tính điều khiển toàn bộ diễn biến quá trình vận hành và tựđộng tính toán các kết quả.
* Vận hành của hệ thống.
Các thông số của quá trình cracking dầu thực vật thải đã qua chế biến thực phẩm như sau: - Khối lượng nạp liệu: 1.00 g - Tỉ lệ Xúc tác/dầu = 4 - Tỉ trọng của dầu: 0.8747 g/cm3. - Nhiệt độ của dầu: 50oC. - Thời gian phản ứng: 75s. - Nhiệt độ phản ứng: 483oC. - Nhiệt độđốt cốc: 600oC. - Tốc độ thổi Nitơ: 75 cm3/phút.
Để tiến hành phản ứng ta mở van V52 cho khí mang thổi nguyên liệu qua ống phản ứng, tại ống phản ứng nguyên liệu được chuyển hoá sẽ làm tăng áp xuất và giảm nhiệt độ của ống. Lượng nguyên liệu sẽ được tựđộng bơm cho đến hết khối lượng 1 gam với tốc độ và thông số như đã cài đặt. Sản phẩm lỏng của phản ứng
được ngưng tụ lại, so sánh với khối lượng bình ngưng tụ trước khi phản ứng ta thu
được khối lượng sản phẩm lỏng. Sản phẩm lỏng sau đó được chuyển qua hệ thống sắc ký lỏng để phân tích theo ASTM D2887. Sản phẩm khí được Nitơ thổi vào hệ
thống bẫy khí để xác định thể tích. Hệ thống bẫy khí ký hiệu WI-82 gồm 1 cân tự động và 2 bình nước muối thông nhau, 1 bình đặt trên cân, khí được thổi vào 1 bình
nước muối sẽ đẩy nước muối ở bình thứ 2 đặt trên cân. Tổng thể tích khí được tính toán thông qua khối lượng nước muối trên cân. Sau đó khí được bơm qua máy sắc ký khí để phân tích. Hết thời gian thổi khí, nhiệt độ của lò phản ứng được tăng lên 600 oC để thực hiện đốt cốc, hệ thống cấp khí được chuyển sang chế độ thổi không khí.
Hình 2.9: Hệ thống điều khiển hệ MAT 5000.
Kết quả của quá trình cracking được tựđộng tính toán và sẽđưa ra các thông số chính như sau:
- Tỉ lệ thành phần các phân đoạn sau quá trình cracking. - Các phân đoạn lỏng theo nhiệt độ sôi.
- Lượng cốc. - Độ chuyển hoá.
Ngoài ra, thành phần chi tiết của sản phẩm lỏng được phân tích bằng phương pháp sắc ký khí ghép nối với khối phổ (GC-MS).
Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN